Устройство для определения экстремумов Советский патент 1990 года по МПК G01R19/04 

tyr П1

сл оэ оо

со со

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для анализа параметров случайных электрических сигналов, в частности измерения экстремальных значений сигнала с селекцией по размаху„

Цель изобретения - повышение точности измерения экстремумов при селекции экстремальных значений сигнала по размаху.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство для определения экстремумов содержит аналого-цифровой пре- образователь 1, запоминающий регистр 2, арифметико-логический блок 3, блок 4 сравнения, задатчик 5 добавочного кода, регистр 6 экстремальных значений, элемент 7 задержки, триггер 8, элементы И 9-14, элементы ИЛИ 15-17. Вход устройства подключен к входу аналого-цифрового преобразователя 1 информационный выход которого подключен к информационному входу запоминающего регистра 2 и к первому входу арифметико-логического блока 3, выход запоминающего регистра 2 подключен к второму входу арифметико-логического блока 3 и к информационному входу регистра 6 экстремальных значений, арифметический выход арифметико-логического блока 3 подключен к первому входу блока 4 сравнения, к второму входу которого подключен выход задатчика 5 добавочного кода, выход блока 4 сравнения подключен к первым входам элементов И 9 и 10. Первый логический выход ариф- метико-логического блока 3 подключен к вторым входам элементов И 9 и 14, второй логический выход арифметико- логического блока 3 подключен к вторым входам элементов И 10 и 13, выход элемента И 9 подключен к первому входу элемента И 11 и к первому знаковому входу регистра б экстремальных значений, выход элемента И 10 подключен к первому входу элемента И 12 и к второму знаковому входу регистра 6 экстремальных значений Выход элемента И 11 подключен к первом входу элемента ИЛИ 15 и к установочнму входу триггера 8, выход элемента И 12 подключен к вторым входам элеметов ИЛИ 15 и 1б„ Первый вход элемент ИЛИ 16, второй вход запоминающего регистра . и четвертый вход регистра 6 экстремальных значений являются

0

5

0

5

40

45

50

55

входом начальной установки устройства, а выход элемента ИЛИ 16 подключен к второму входу (входу сброса) триггера 8, первый (прямой) выход триггера 8 подключен к третьему входу элемента И 10 и к первому входу элемента И 14, второй (инверсный) выход триггера 8 подключен к третьему входу элемента И 9 и к первому входу элемента И 13, выход элемента ИЛИ 15 подключен к тактовому входу регистра 6 экстремальных значений. Выходы регистра 6 экстремальных значений являются выходами устройства Выход Конец измерения аналого-цифрового преобразователя 1 подключен через элемент 7 задержки к вторым входам элементов И 11 и 12 и к третьим входам элементов И 13 и 14, выходы элементов И 13 и 14 подключены к первому и второму входам элемента ИЛИ 17 соответственно, выход элемента ИЛИ 17 подключен к третьему (синхронизирующему) входу запоминающего регистра 2.

Устройство работает следующим образом

При поступлении сигнала Начальная установка (например, от кнопки ручного пуска) запоминающий регистр 2 регистр 6 экстремальных значений и триггер 8 устанавливаются в нулевое состояние0 В дальнейшем в запоминающем регистре 2 хранится код значения сигнала, проверяемый на экстремальность „

Арифметико-логический блок 3 посредством вычитания производит сравнение вновь поступившего значения входного напряжения U(t) и предыдущего (u(t-l), хранившегося в запоминающем регистре 2„ С первого выхода блока 3 снимается код модуля разности |U(t)-U(t-l )1 , а с второго и третьего выходов - знак разности Если U(t) U(t-l),TO сигнал на выходе Меньше блока 3 имеет низкий уровень - логический О, а на выходе Больше - высокий - логическая 1, если U(t) U(t-l), то сигнал на выходе Меньше блока 3 имеет высокий уровень, а на выходе Больше - низкий, при U(t )U(t-l ) уровень сигналов на обоих выходах низкий0

Блок 4 сравнения сравнивает модуль разности |U(t)-U(t-1)l с допустимым приращением dU, и если | U(t )-U(t-l )|, ли, то гггнап на его выходе имеет высокий уровень.

515

Устройство имеет два режима работы - режим выделения максимума и режим выделения минимума. Режим определяется состоянием триггера 8. Если триггер находится в единичном состоянии, то выбран режим выделения минимума, а если в нулевом, то режим выделения максимума. После начальной установки триггер 8 находится в ну- левом состоянии, а устройство - в режиме выделения максимума.

Аналого-цифровой преобразователь 1 работает в режиме циклического непрерывного преобразования входного сигнала U(t)B цифровой параллельный код0 После каждого цикла преобразования на первом выходе аналого-цифрового преобразователя 1 появляется код измеренного значения сигнала, а на втором выходе - импульс Конец преобразований. Элемент 7 задержки производит задержку импульса Конец преобразования на время, достаточное для срабатывания блоков и элементов устройства Синхроимпульс СИ, формируемый на выходе элемента 7 задержки, осуществляет синхронизацию работы всего устройства,

Между кодами сигналов U(t), U(t-l) и 40 возможны следующие соотношения:

u(t) u(t-i) ,|u(t)-u(t-i )l (1)

U(t) U(t-l),|U(t)-U(t-l)UdU (2) U(t) U(t-l),|u(t)-U(t-l)| dU (3) U(t) U(t-l ),|U(t)-U(t-l ) (4) U(t) U(t-1),|u(t)-U(t-l)UdU (5)

В режиме выделения максимума при выполнении условия (1) или (2) комбинация сигналов на входах элементов И 9 и 10 закрывает их„ Поэтому синхросигнал СИ не поступает на входы триггера 8 и регистра 6 экстремальных значений и они остаются в предыдущем состоянии. Комбинация других сигналов на входах элемента И 13 разрешает прохождение синхроимпульса СИ на синхровход запоминающего регистра 2 о Задним фронтом этого импульса производится запись кода текущего значения сигнала U(t) в регистр 2„ Процесс повторяется на участке возраста- ния сигнала, а значение, записанное в регистре 2, изменяется в соответствии с входным сигналом, т.е. следит за изменениями сигнала.

5 0 5

0

5

0

5 0

396

После окончания возрастающего участка будет выполнено условие (3), (4) или (5).

При выполнении условия (3) комбинация сигналов на входе элемента И 9 открывает его. Сигнал с его выхода поступает на второй вход регистра 6 экстремальных значений и на первый вход элемента И 11. Синхроимпульс СИ проходит через элемент И 11 на первый вход триггера 8 и переводит его в единичное состояние (переключая устройство в режим выделения минимума) , Кроме того, синхроимпульс СИ пройдя через элемент ИЛИ 15 на тактовый вход регистра 6 экстремальных значений, передним фронтом производит перезапись кода экстремума из регистра 2 и вида экстремума (минимум или максимум) с выхода элемента И 9 в регистр 6 о Комбинация сигналов на входах элементов И 13 и 14 закрывает их до момента переключения триггера 8, и запись текущего значения сигнала U(t) в регистр 2 не производится, После переключения триггера 8 комбинация сигналов на входе элемента И 14 открывает его, Синхроимпульс СИ проходит через элементы И 14 и ИЛИ 17 и задним фронтом производит запись кода текущего значения сигнала U(t) в запоминающий регистр 2.

При выполнении условия (4) или (5) комбинация сигналов на входах элементов И 9, 10, 13, 14 закрывает их, запись информации в регистры 2 и 6 не производится и изменение состояния триггера 8 не происходит, т.еа устройство находится в режиме ожидания„

При выполнении условий (1) и (2) после режима ожидания устройство вновь начинает следить за сигналом а если после выполнения условия (4) будет выполнено условие (3) производится перезапись максимального значения сигнала из регистра 2 в регистр 6, в регистр 2 записывается новое значение U(t), а устройство переключается в режим выделения минимума.

В режиме выделения минимума устройство работает по аналогичному алгоритму.

Так, при выполнении условий (3) или (4) элемент И 14 открывается и разрешает запись текущего значения сигнала в регистр 2, т,е. устройство находится в режиме слежения.

715

При выполнении условия (2) или (5) элементы И 9, 10, 13, 14 закрыты и устройство находится в режиме ожидания

При выполнении условия (1) открывается элемент И 10, производится перезапись кода минимума из регистра 2 в регистр 6, записывается новое значение U(t) в регистр 2, а устройст во переключается в режим выделения максимума.

Разность между текущим значением сигнала и предыдущим зафиксированным значением используется для анализа только после момента экстремума сигнала,, До момента выделения экстремума устройство следит за сигналом с точностью АЦП 1. Формула изобретения

Устройство для определения экстремумов, содержащее аналого-цифровой преобразователь, запоминающий регистр арифметико-логический блок, блок сравнения, задатчик добавочного кода, регистр экстремальных значений, элемент задержки, триггер, четыре элемента И и два элемента ИЛИ, причем вход устройства подключен к входу аналого-цифрового преобразователя, информационные выходы которого подключены к входам запоминающего регистр- ра и к первой группе входов арифмети

ко-логического блока,, выходы запоминающего регистра подключены к второй группе входов арифметико-логического блока и к входам регистра экстремальных значений, первые выходы арифметико-логического блока подключены к первой группе входов блока сравнения, к второй группе входов которого подключены выходы задатчика добавочного кода, выход блока сравнения подключен чк первым входам первого и второго эле ментов И, логические выходы Меньше Больше арифметиког-логического блока подключены соответственно к вторым входам первого и второго элементов И, выход первого элемента И подключен к первому вхору третьего элемента И и к первому знаковому входу

Составитель С

5

g

5

0

5

0

дс

регистра экстремальных значений, выход второго элемента И подключен к первому входу четвертого элемента И и к второму знаковому входу регистра экстремальных значений, выход третьего элемента И подключен к первому входу первого элемента ИЛИ и к первому входу триггера, выход четвертого элемента И подключен к вторым входам первого и второго элементов ИЛИ, первый вход второго элемента ИЛИ подключен к входу начальной установки устройства, выход второго элемента ИЛИ подключен к второму входу триггера, первый и второй выходы триггера подключены к третьим входам второго и первого элементов И соответственно, выход первого элемента ИЛИ подключен к тактовому входу регистра экстремальных значений, выходы регистра экстремальных значений являются выходами устройства, выход Конец измерения аналого-цифрового преобразователя подключен через элемент задержки к вторым входам третьего и четвертого элементов И, о т л и ч а ю ш, е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения экстремумов при селекции экстремальных значений сигнала по размаху, в него введены пятый и шестой элементы И и третий элемент ИЛИ, причем первые входы пятого и шестого элементов И подключены соответственно к второму и первому выходам триггера, вторые входы пятого и шестого элементов И подключены соответственно к логическим выходам Больше и Меньше арифметико-логического блока, третьи входы пятого и шестого элементов И подключены к выходу элемента задержки, выходы пятого и шестого элементов И подключены к первому и второму входам третьего элемента ИЛИ, выход третьего элемента ИЛИ подключен к тактовому входу запоминающего регистра, а входы обнуления запоминающего регистра и регистра экстремальных значений подключен, к входу начальной установки. Рунков

0

50

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для анализа параметров случайных электрических сигналов. Цель изобретения - повышение точности измерения экстремумов при амплитудной селекции экстремумов. Устройство для определения экстремумов содержит аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 1, запоминающий регистр 2, арифметико-логический блок 3, блок сравнения 4, задатчик добавочного кода 5, регистр экстремальных значений 6, элемент задержки 7, триггер 8, шесть элементов И и три элемента ИЛИ, обеспечивающих синхронизацию работы элементов устройства. Особенностью работы устройства является фиксация амплитуды импульса с точностью используемого АЦП при одновременной амплитудной селекции импульсов, величина которой задается с помощью задатчика кода 5. 1 ил.

Редактор Н. Тупица

Техред М„Ходанич

Заказ 168Тираж 544Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Корректор Т. алец